EN VERACRUZ existe un gran potencial de energía renovanble de biomasa pero se requieren estudios cuidadosos para desarrollar proyectos MDL (Mercado de Bonos de Carbono)
Empero, hay muchas formas de dar poder al dispositivo eléctrico. La biomasa puede ser quemada, fermentada o gasificada. Los productos resultantes pueden ser utilizados para operar turbinas de vapor, motores de gas o pilas de combustible. Cada variante tiene sus ventajas y sus desventajas. Muchos de los métodos han sido bien estudiados, mientras que otros, tecnológicamente hablando, son aún territorio virgen. Es el caso de las pilas de combustible en el corazón del proyecto ProBio. Las pilas de combustible son pequeñas plantas de energía que convierten de manera directa la energía química almacenada en gas, para producir energía eléctrica. “De todos los convertidores de energía a nuestra disposición”, dice Peter Heidebrecht, “las pilas de combustible son las que nos ofrecen el más alto nivel de eficiencia”. Hasta la fecha, dichas pilas son alimentadas principalmente con gas natural, metanol o hidrógeno puro. En principio, sin embargo, no hay razón por la cual no puedan ser alimentadas con gas limpio de la biomasa –siempre y cuando puedan embonarse las debidas piezas del rompecabezas.
En una nota de prensa emitida por Aqualia explican que el proyecto se llevará a cabo en cinco años: “una primera fase de dos años dedicada principalmente a la investigación y una segunda fase, que comprende los tres restantes, para la producción propiamente dicha”. La estación depuradora de aguas residuales (EDAR) de El Torno, en Chiclana de la Frontera (Cádiz), albergará las instalaciones destinadas a los trabajos de la primera fase. Por otro lado, en las salinas municipales anexas se habilitarán dos lagunas, un sistema de recolección de algas e instalaciones auxiliares. Para la segunda está previsto construir una planta industrial de diez hectáreas para el cultivo de algas.
Algunas de las ventajas e innovaciones de All-gas reseñadas por Aqualia son “la mejora de la eficiencia, ya que se trata de un cultivo de rápido crecimiento, como las microalgas, así como la eliminación simultánea de nutrientes de las aguas residuales y la recolección y procesamiento de la biomasa para el aceite y otras extracciones químicas”. Añaden además que es “la primera vez que se desarrolla un proyecto de estas características a gran escala: diez hectáreas de cultivo”. Prevén que con los biocarburantes producidos en esta extensión se pueda cubrir el consumo anual de una flota de 400 vehículos.
El agente de la gasificación, el vapor por ejemplo, es alimentado en el aparato por la parte inferior. Se encuentra con un estrato de arena, cuyas partículas son exactamente del tamaño ideal para que el gas las mantenga suspendidas y fluidas en el aire. “Esto nos garantiza”, dice Thomas, “temperaturas y concentraciones uniformes en la zona de reacción; y es ahí donde se introduce la biomasa, por medio de una banda transportadora espiral. La banda transportadora es enfriada por medio de agua, en tanto que se pretende que el combustible se descomponga en la zona de reacción –que se calienta a una temperatura de entre 800 y 850 grados Celsius- y no antes de llegar ahí.
En realidad, la gasificación en la cama de fluidos no es una idea nueva. Se remonta a la década de 1920, cuando se usó con el fin de extraer gas syntesis (syngas) del carbón. Sin embargo, muy pronto la industria del petróleo hizo superfluo este proceso. Pese a todo, el carbón tiene una importante ventaja sobre los desperdicios biológicos: su componente principal es siempre el mismo: carbón. “Sin embargo, un tipo de biomasa no es igual que otro”, dice Thomas.
Recipientes de vidrio con viruta de madera, paja de colza, biomasa de coque y jatropha, un miembro de la familia de plantas spurge, y popular fuente de biomasa en Asia se encuentran junto a la gasificadora de fluidos.
En el rompecabezas que es ProBio, cada sustancia ha sido ampliamente estudiada, con varios agentes de gasificación, a temperaturas diferentes y por diferentes tiempos de residencia en la cama de fluidos. En cada ocasión cambiaba la composición del gas. Incluso la estación del año, la edad de la madera y la forma en que se almacena afecta la calidad del gas. “La biomasa no es simplemente una sustancia pura”, dice Kai Sundmacher; “es una compleja mezcla compuesta, y eso es parte de lo que hace tan interesante nuestro proyecto”.
Sin embargo, esta flexibilidad tiene un costo: las pilas de combustible de baja temperatura son casi completamente incapaces de manejar monóxido de carbono. Cualquier concentración de más de 0.01 partes por mil es altamente nociva para la pila, y es causa de que la generación de energía caiga en picada.
SE BUSCA UNA SUSTANCIA DURABLE PARA LA LIMPIEZA DEL GAS
“Cuando vimos eso, nos dimos cuenta de que este método resultaría maravilloso para la separación del gas”, recuerda Peter Heidebrecht. En la etapa inicial, cuando el gas en combustión se expande sobre el óxido de hierro, la mezcla que queda es algo con lo cual las pilas de combustible de alta temperatura pueden convivir muy bien. El segundo paso, cuando es inundado con vapor, produce el hidrógeno virtualmente puro para las pilas de baja temperatura.
A estas alturas, queda todavía mucho por hacer. “Si usamos el óxido de hierro solo, el intercambio de oxígeno impacta de manera importante sobre el material, y la cantidad de hidrógeno que obtenemos de él disminuye rápidamente”, asevera Liisa Rihko-Struckmann, coordinadora, junto con Peter Heidebrecht, del proyecto ProBio en el Instituto Max Planck.
Ésta es una de las razones por las cuales muchas diferentes muestras de polvo en el ácido amarillento se encuentran en las salas del laboratorio de Magdeburg. Muchas no contienen otra cosa que partículas del óxido de hierro rojizo, que miden entre uno y cinco décimos de milímetro, mientras que otras han sido adicionadas con óxido de aluminio u óxido de silicón, aunque el aditivo más común es el óxido de cerio-zirconio.
A las muestras que arrojan un resultado positivo en el laboratorio, se les da la oportunidad de comprobar su valía en el laboratorio de la planta piloto, un cubo gris en el extremo norte del Instituto Max Planck. Es aquí donde los ingenieros han construido un aparato de pruebas, una pipa de acero que se puede calentar y que llenan con aproximadamente 20 centímetros de la mezcla de óxido de hierro. En lugar de los 250 miligramos utilizados en el laboratorio, los investigadores necesitan aquí cien gramos de la sustancia.
“En la actualidad –dice Liisa Rihko-Struckmann- trabajamos en obtener partículas más grandes de nuestro muy fino polvo, a fin de que el gas las pueda bañar”. Más tarde, los ingenieros de procesos tratan de estudiar la forma en que el gas se extiende en el polvo; cómo hacer uso óptimo del oxígeno en el polvo de óxido y cómo deben ser adaptados los tiempos entre el cambio del gas combustible y el vapor. “Este tipo de procesos, dinámicamente operados, son algunas de las cosas en que nuestro instituto ha trabajado por años”, dice Kai Sundmacher.
Los purificadores de gas en el laboratorio de la planta piloto de Max Planck; camas y paquetes de fluidos en el Instituto Fraunhofer; pilas de combustible en Dresde y Magdeburg –las piezas del rompecabezas que constituyen una potencial planta de energía de ProBio, están aún muy dispersas. El único lugar en que actualmente confluyen es en los circuitos computacionales, donde los componentes –con base en los valores medidos en el laboratorio- pueden ser adecuadamente simulados, combinados y alterados.
Los investigadores alimentan el modelo matemático con sus nuevos descubrimientos de laboratorio, a efecto de optimizar el experimento. Es un constante avance y retroceso, que poco a poco los acerca a la creación de una verdadera planta de energía.
PLANTA MODELO DE ENERGÍA, DE INCREÍBLE EFICIENCIA
los ingenieros de procesos han simulado más de cien variantes. Lo que han descubierto es algo que nadie hubiera esperado al inicio del proyecto de tres años: en la planta de energía óptima, ambos tipos de pilas de combustible trabajan en paralelo –de manera que proveen, en la práctica, el polvo rojizo que puede separar el gas del combustible en una corriente altamente pura de gas, y en otra corriente menos pura. “Ésta es una especie de planta combinada de energía”, dice Peter Heidebrecht. “Nos entrega una amplia gama de productos que comprenden carga de base eléctrica, carga máxima dinámica y consumo útil de calor”.
Biomasa
• Cultivo de árboles de corto tiempo
madera
Recursos productivos
• pasturas y forraje, plantas acuáticas, algas marinas
herbáceas
Otros • Azúcar y almidón
• Aceite vegetal (aceite de palmera, aceite de colza)
Glosario:
Lignocelulosa: celulosa estabilizada por medio de lignin. Constituye las paredes de las células de madera, lo que le da a ésta su fuerza mecánica.
Cama de gasificación de fluidos: este proceso crea gas combustible a partir de carbón o biomasa. Los componentes sólidos son, por lo general, convertidos en fluidos y calentados por un sustrato. El hidrógeno y el monóxido de carbono son dos de los gases producidos durante la reacción química, con vapor o con otro agente de gasificación.
Singas: un gas rico en hidrógeno y monóxido de carbono, producido durante la gasificación de carbón con vapor, propio como material base para síntesis químicas.
Pila de combustible de óxido sólido, SOFC: la pila de combustible de óxido sólido o de alta temperatura debe su nombre al material cerámico que produce sus electrolitos y que es permeable a los iones de oxígeno, pero no a los electrones. A temperaturas de hasta mil grados Celsius genera electricidad altamente eficiente, y no es sensitiva al monóxido de carbono.
Pila de combustible de una membrana polimérica de electrolito, PEMFC: los dos polos de esta pila de combustible de baja temperatura están separados por una membrana que sólo los protones pueden atravesar. Sin embargo, muy difícilmente soporta el monóxido de carbono, dado que este gas bloquea la superficie de los electrodos, y los hace inaccesibles a los reactivos responsables de la reacción de la pila.
POR Por Alexander Stirn
http://reporteciencianl.com/2011/03/electricidad-a-partir-de-la-biomasa/